• 한국산업융합학회 논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.433-444
• /
• 2020

This study proposes a method to improve the sleep stage and efficiency estimation of sleep apnea patients using a UWB (Ultra-Wideband) radar. Motion and respiration extracted from the radar signal were used. Respiratory signal disturbances by motion artifacts and irregular respiration patterns of sleep apnea patients are compensated for in the preprocessing stage. Preprocessing calculates the standard deviation of the respiration signal for a shift window of 15 seconds to estimate thresholds for compensation and applies it to the breathing signal. The method for estimating the sleep stage is based on the difference in amplitude of two kinds of smoothed respirations signals. In smoothing, the window size is set to 10 seconds and 34 seconds, respectively. The estimated feature was processed by the k-nearest neighbor classifier and the feature filtering model to discriminate between the sleep periods of the rapid eye movement (REM) and non-rapid eye movement (NREM). The feature filtering model reflects the characteristics of the REM sleep that occur continuously and the characteristics that mainly occur in the latter part of this stage. The sleep efficiency is estimated by using the sleep onset time and motion events. Sleep onset time uses estimated features from the gradient changes of the breathing signal. A motion event was applied based on the estimated energy change in the UWB signal. Sleep efficiency and sleep stage accuracy were assessed with polysomnography. The average sleep efficiency and sleep stage accuracy were estimated respectively to be about 96.3% and 88.8% in 18 sleep apnea subjects.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제24권4호
• /
• pp.220-229
• /
• 2013

Respiratory-induced dynamic tumors render free-breathing cone-beam computed tomography (FBCBCT) images with motion artifacts complicating the task of quantifying the internal target volume (ITV). The purpose of this paper is to study the visibility of the revealed ITV when the imaging dose parameters, such as the kVp and mAs, are varied. The $Trilogy^{TM}$ linear accelerator with an On-Board Imaging ($OBI^{TM}$) system was used to acquire low-imaging-dose-mode (LIDM: 110 kVp, 20 mA, 20 ms/frame) and high-imaging-dose-mode (HIDM: 125 kVp, 80 mA, 25 ms/frame) FBCBCT images of a 3-cm diameter sphere (density=0.855 $g/cm^3$) moving in accordance to various sinusoidal breathing patterns, each with an unique inhalation-to-exhalation (I/E) ratio, amplitude, and period. In terms of image ITV contrast, there was a small overall average change of the ITV contrast when going from HIDM to LIDM of $6.5{\pm}5.1%$ for all breathing patterns. As for the ITV visible volume measurements, there was an insignificant difference between the ITV of both the LIDM- and HIDM-FBCBCT images with an average difference of $0.5{\pm}0.5%$, for all cases, despite the large difference in the imaging dose (approximately five-fold difference of ~0.8 and 4 cGy/scan). That indicates that the ITV visibility is not very sensitive to changes in imaging dose. However, both of the FBCBCT consistently underestimated the true ITV dimensions by up to 34.8% irrespective of the imaging dose mode due to significant motion artifacts, and thus, this imaging technique is not adequate to accurately visualize the ITV for image guidance. Due to the insignificant impact of imaging dose on ITV visibility, a plausible, alternative strategy would be to acquire more X-ray projections at the LIDM setting to allow 4DCBCT imaging to better define the ITV, and at the same time, maintain a reasonable imaging dose, i.e., comparable to a single HIDM-FBCBCT scan.

• 핵의학기술
• /
• 제14권1호
• /
• pp.3-7
• /
• 2010

종양학에서 암의 진단, 병기 결정, 재발 판정, 그리고 치료에 대한 반응의 평가에 PET/CT의 유용함은 이미 인정되고 있다. 그런데 크기가 작거나 폐의 기저 부위, 혹은 간의 상부에 위치한 종양일수록 호흡으로 인한 위치 변위와 왜곡의 정도가 크며 PET영상의 SUV에도 영향을 미치게 된다. 따라서 정상 호흡 상태에서 얻어지는 PET 또는 CT영상을 토대로 방사선 치료를 하게 되면 치료해야 할 표적이 치료 범위에서 벗어나거나 정상 조직에 과도한 방사선이 조사될 수 있으므로 치료율이 낮아지거나 방사선에 의한 부작용이 증가할 수 있다. 본 논문의 목적은 호흡에 의한 인공산물을 최소화하고 보다 정확한 SUV 측정을 위해 ACT를 이용한 감쇠 보정 방법을 적용하여 그 유용성을 평가하고자 함이다. 하 흉부에 종양이 있는 13명의 환자를 대상으로 Discovery STE8 PET/CT스캐너를 사용하여 두 가지의 PET/CT영상을 얻었다. HCT를 사용한 감쇠 보정 영상과 ACT를 사용한 감쇠 보정 영상에서 측정한 인공물의 크기와 $SUV_{max}$를 비교 분석하였다. 인공물은 모든 환자의 하 흉부의 백색 음영 영역을 측정하여 평가하였다. $SUV_{max}$는 주요 종양의 $SUV_{max}$를 측정하여 평가하였다. 분석 프로그램은 Advantage Workstation v4.3을 사용하였다. 환자에게 7.4 MBq (0.2 mCi)/kg의 $^{18}F$-FDG를 투여한 1시간 뒤 스캔하였다. 방출 스캔은 3 min/bed로 스캔하였다. HCT 보정 영상과 비교하여 ACT 보정 영상에서 인공산물의 크기가 눈에 띄게 줄어든 것을 관찰할 수 있었다. 하 흉부의 저 보정으로 인한 인공산물 크기는 ACT 보정 영상과 HCT 보정 영상 각각 $1.5{\pm}3.5$ cm과 $13.4{\pm}4.2$ cm를 나타냈다. 주요 병소의 $SUV_{max}$의 변화는 ACT 보정 영상이 HCT 보정 영상보다 눈에 띄게 상승하였다. ACT 보정 영상에서 HCT영상과 비교하여 tumor의 $SUV_{max}$가 평균 $5.3{\pm}3.9%$ 상승하였다. 가장 큰 차이를 보인 종양은 lung의 lower lobe에 있는 종양으로 $SUV_{max}$ 7.7에서 $SUV_{max}$ 8.7로 13% 상승하였다. ACT를 이용한 감쇠 보정 영상은 하 흉부의 인공산물을 눈에 띄게 줄일 수 있어 보다 정확한 병소의 SUV를 측정 및 방사선 치료 범위 설정에 도움이 될 수 있을 것이다. 또한 ACT 기법은 병소가 횡격막 부근에 있는 환자의 경우 폐와 간의 경계를 보다 정확히 구분할 수 있어 판독시 도움이 될 수 있을 것이라고 판단된다. 추가 ACT 촬영에 의한 피폭 선량이 증가하는 점을 고려하여 적용한다면 임상적으로 유용한 효과가 있다고 사료된다.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.131-137
• /
• 2017

본 연구에서는 Computer-Aided Design (CAD) 모델로부터 4D CT 데이터로 변환하는 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 성능을 확인하기 위해, 공학과 의학의 융합 모델로 인체 호흡을 모사할 수 있는 호흡모사 팬텀을 CAD 기반 프로그램으로 모델링하였으며, 이 모델을 10개의 위상영상을 포함하는 DICOM형태의 4D CT 데이터로 변환하는 CAD2DICOM을 개발하였다. 이후, 제작된 4D CT 데이터의 정확성 및 유효성을 평가하기 위하여 영상의 해상도, 종양의 체적 및 위치 등을 방사선치료계획시스템을 이용하여 평가하였다. 결과적으로, 제작된 4D CT 데이터가 방사선치료계획시스템 상에 정상적으로 인식됨을 확인하였으며, 모든 위상에서 종양 체적은 8.8cc로 차이가 나타나지 않고 종양의 움직임도 설정된 10mm로 나타나 정확히 반영됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 개발된 프로그램을 이용하면 실제 4차원 CT 촬영에서 발생할 수 있는 영상의 인공물(허상)이 없는 표준 영상을 획득할 수 있으므로, 향후 움직임에 민감한 4차원 방사선 치료계획연구 및 4차원 방사선 영상 평가연구 등에 활용될 것으로 사료된다.

• 핵의학기술
• /
• 제23권1호
• /
• pp.59-63
• /
• 2019

PET/CT 검사 시 호흡에 따른 움직임은 영상의 인공물과 PET과 CT영상의 정합 오차를 발생시키는 요인으로 작용된다. 크기가 작거나 폐의 기저 부위에 위치한 종양일수록 호흡으로 인한 위치 변위와 왜곡의 정도가 크며 SUV(Standard Uptake Value)와 병소의 부피 측정에 영향을 미치게 된다. 본 연구는 PET/CT 검사 시 엎드린 자세가 호흡에 따른 영상 왜곡의 보정에 유용성이 있는지 알아보고자 한다. 장비는 PET/CT Discovery 600 (GE Healthcare, MI, USA)를 사용하였고, 2018년 5월부터 8월까지 폐 중엽과 하엽에 병소가 확인된 20명을 대상으로 하였다. 바로 누운 자세에서 전신 영상을 획득한 후 동일한 조건으로 엎드린 자세에서 병소 부위의 추가 영상을 획득하였다. 각 영상에서 병소의 SUVmax, SUVmean, 부피를 측정하고 PET과 CT영상에서 병소의 위치 변위를 측정하여 비교 분석하였다. 바로 누운 자세 영상에서 병소의 SUVmax는 $4.72{\pm}2.04$, SUVmean은 $3.10{\pm}1.38$, 부피는 $4.68{\pm}3.20$, 위치 변위는 $4.64{\pm}1.88$로 측정되었고, 엎드린 자세 영상에서 SUVmax는 $5.89{\pm}2.42$, SUVmean은 $3.97{\pm}1.65$, 부피는 $2.13{\pm}1.09$, 위치 변위는 $2.24{\pm}0.84$로 측정되었다. 엎드린 자세 영상의 모든 병소에서 SUVmax, SUVmean이 높게 나타났고, 병소의 부피와 위치 변위는 낮게 측정되었다(p<0.05). 본 연구에서 엎드린 자세의 PET/CT 촬영이 병소의 SUV를 증가시키고 PET과 CT영상의 불일치로 인한 호흡 인공물을 감소 시켜 영상의 질을 향상시킨다는 것을 알 수 있었다. 임상에서 폐 기저부 병소의 불일치를 보정하고 인공물을 줄이기 위한 여러가지 방법 중 경제적이고 효율적인 방법으로 진단에 도움을 줄 것이라 사료된다.

• 대한영상의학회지
• /
• 제85권1호
• /
• pp.138-146
• /
• 2024

목적 카메라형 휴대형 X선 장치를 이용하여 촬영한 흉부 X선 사진의 영상품질을 기존 이동형 디지털 X선 장치로 촬영한 영상과 비교하여 임상에서 사용 가능한지 평가하고자 하였다. 대상과 방법 2020년 9월부터 2021년 5월까지 응급실에 내원한 환자 중 기관내 삽관, 중심정맥관, 비위관 등을 삽입한 86명의 환자를 대상으로 하였다. 환자들은 기구 삽입 전 기존 이동형 디지털 X선 장치, 기구 삽입 후 카메라형 휴대형 X선 장치를 이용하여 각각 흉부 영상을 촬영하였다. 두 명의 영상의학과 의사가 얻어진 두 영상을 삽입기구의 식별에 대하여 5점 척도, 전반적인 영상 품질에 대하여 20점 만점으로 평가하였다. 결과 카메라형 휴대형 X선 장치로 삽입한 기구의 식별에 대한 평가는 4.67 ± 0.71점이었다. 전반적인 영상품질에 대한 평가는 기존 이동형 디지털 X선 장치와 카메라형 휴대형 X선 장치가 각각 19.70 ± 0.72점과 15.02 ± 3.31점(p < 0.001)이었고, 호흡 및 움직임 관련 인공물, 기관 및 기관지, 폐혈관, 심장 뒤 혈관, 흉추 추간판 공간, 횡격막 하 혈관, 횡격막 관찰의 세부항목에서 카메라형 X선 장치의 점수가 통계적으로 유의하게 점수가 낮았다(횡격막 관찰 세부항목 p = 0.013, 그 외 세부항목 p < 0.001). 결론 카메라형 휴대형 X선 장치는 흉부X선 사진에서 삽입 기구의 평가를 목적으로 사용하는 것은 가능하나 영상의 품질 저하가 있으므로 일반적인 진단 목적의 사용에는 주의를 요한다.